argón

propiedades
Generalmente
Nombre , símbolo , número atómico Argón, Ar, 18
Categoría de elemento Gases nobles
Grupo , período , bloque 18 , 3 , p
Mirar gas incoloro
número CAS

7440-37-1

Número CE 231-147-0
Tarjeta de información ECHA 100.028.315
Fracción de masa de la envoltura terrestre 3,6  ppm
Atómico
Masa atomica 39,948 (39,792-39,963) u
Radio covalente 106 pm
Radio de Van der Waals 188 pm
Configuración electronica [ Ne ] 3 s 2 3 p 6
1. Energía de ionización 15.759 611 7 (5) eV 1 520.57 kJ / mol
2. Energía de ionización 27.62.967 (12) eV2 665.86 kJ / mol
3. Energía de ionización 40.735 (12) eV3 930 kJ / mol
4. Energía de ionización 59.58 (18) eV5 749 kJ / mol
5. Energía de ionización 74.84 (17) eV7 221 kJ / mol
Físicamente
Estado fisico gaseoso
Estructura cristalina Centrado en área cúbica
densidad 1,784 kg m −3 a 273 K.
magnetismo diamagnético ( Χ m = −1,1 10 −8 )
Punto de fusion 83,8 K (-189,3 ° C)
punto de ebullición 87,15 K (−186 ° C)
Volumen molar (sólido) 22,56 · 10 −6 m 3 · mol −1
Calor de vaporización 6,52 kJ / mol
Calor de fusión 1,18 kJ mol −1
Velocidad del sonido 319 m s −1 a 293,15 K.
Conductividad térmica 0,01772 W m −1 K −1
Isótopos
isótopo NUEVA HAMPSHIRE t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP
35 hectáreas {syn.} 1.775 segundos ε 5.965 35 cl
36 áreas 0,336% Estable
37 hectáreas {syn.} 35.04 d ε 0,813 37 Cl
38 hectáreas 0,063% Estable
39 hectáreas en rastros 269 a β - 0.565 39 K
40 áreas 99,6% Estable
41 áreas {syn.} 109,34 min β - 2,492 41 K
42 áreas {syn.} 32,9 a β - 0,600 42 K
Para otros isótopos, consulte la lista de isótopos.
las instrucciones de seguridad
Etiquetado de peligro GHS
04 - botella de gas

Peligro

Frases H y P H: 280
PAG: 403
En la medida de lo posible y habitual, se utilizan unidades SI .
A menos que se indique lo contrario, los datos proporcionados se aplican a condiciones estándar .

El argón ( griego antiguo ἀργός argós "inactivo, inerte") es un elemento químico con el símbolo Ar (hasta 1957 solo A) y el número atómico 18. En la tabla periódica se encuentra en el octavo grupo principal o el decimoctavo  grupo IUPAC y por lo tanto cuenta a los gases nobles . Al igual que los otros gases nobles, es un gas incoloro, sumamente inerte, monoatómico gas . En muchas propiedades, como los puntos de fusión y ebullición o la densidad , se encuentra entre el neón más ligero y el criptón más pesado .

El argón es el gas noble más común que se encuentra en la tierra, su proporción en la atmósfera es de alrededor del 0,934%. Esto hace que el argón sea el tercer componente más común de la atmósfera terrestre , después del nitrógeno y el oxígeno . Esto se debe en gran parte a la desintegración del isótopo de potasio 40 K , que produce 40 Ar.

El argón fue el primer gas noble descubierto y extraído como sustancia, de ahí el nombre que básicamente se adapta a todos los gases nobles. El helio (del griego helios para "sol") anteriormente solo se detectaba espectroscópicamente en la luz solar y en muestras terrestres, y el neón solo se descubrió más tarde. El argón fue encontrado en 1894 por Lord Rayleigh y William Ramsay mediante destilación fraccionada de aire líquido. Como gas noble más barato, el argón se utiliza en grandes cantidades como gas protector, por ejemplo en la soldadura y en la producción de algunos metales, pero también como gas de relleno para lámparas incandescentes .

historia

Lord Rayleigh

Henry Cavendish , quien investigó la reactividad del aire en 1783, encontró la primera evidencia de argón, que se descubrió más tarde . Generaba descargas eléctricas en una cierta cantidad de aire que se enriquecía con oxígeno en una proporción de 5: 3. El nitrógeno y el oxígeno reaccionaron entre sí y los óxidos de nitrógeno resultantes pudieron eliminarse por lavado. Siempre quedaba una pequeña cantidad de gas sin reaccionar. Sin embargo, Cavendish no se dio cuenta de que se trataba de un elemento diferente y no continuó con sus experimentos.

Después de que John William Strutt, tercer barón Rayleigh, determinara la densidad del nitrógeno aislado del aire en 1892, se le ocurrió que el nitrógeno obtenido del amoníaco tenía una densidad más baja. Ha habido varias especulaciones sobre este hallazgo; Sun dijo James Dewar , debe haber un N 3 , por lo que un análogo de nitrógeno de la acción del ozono . Rayleigh repitió los experimentos de Cavendish creando chispas eléctricas en una bola de vidrio llena de aire, lo que provocó la reacción de nitrógeno y oxígeno. Después de confirmar el resultado de Cavendish de un residuo no reactivo, William Ramsay lo examinó con mayor precisión a partir de 1894 transfiriéndolo sobre magnesio caliente . Dado que el magnesio reacciona con el nitrógeno para formar nitruro , pudo eliminar más nitrógeno de la mezcla. Notó un aumento en la densidad y finalmente encontró un gas inerte previamente desconocido. El 31 de enero de 1895, Ramsay y Rayleigh finalmente anunciaron el descubrimiento del nuevo elemento, al que llamaron argón en honor al griego antiguo ἀργός argos , "lento" . Cuando William Ramsay continuó investigando el argón, que estaba aislado del aire, desde 1898 en adelante, descubrió otros tres elementos en él, los gases nobles neón , kriptón y xenón .

El gas encontró sus primeras aplicaciones técnicas en la industria eléctrica : entre otras cosas , se fabricaron rectificadores basados ​​en la descarga luminiscente en argón, los llamados tubos Tungar .

Ocurrencia

El argón es uno de los elementos más comunes del universo; su frecuencia es comparable a la del azufre y el aluminio . Es el tercer gas noble más común del universo después del helio y el neón . En este caso, existe un argón primordial , que aproximadamente en el sol o planeta gaseoso como Júpiter se encuentra, principalmente de los isótopos 36 Ar y 38 Ar, mientras que el tercer isótopo estable, 40 Ar, se presenta solo en pequeña cantidad. La relación de 36 Ar a 38 Ar es de aproximadamente 5,7.

Por otro lado, el argón es el gas noble más común en la tierra. Constituye el 0,934% del volumen de la atmósfera (excluido el vapor de agua ), lo que lo convierte en el tercer constituyente más común de la atmósfera después del nitrógeno y el oxígeno . La composición del argón terrestre difiere considerablemente de la del argón primordial en el espacio. Consiste en más del 99% del isótopo 40 Ar, que fue creado por la desintegración del isótopo de potasio 40 K. Los isótopos primordiales, por otro lado, solo están presentes en pequeñas cantidades.

Dado que el argón se crea por la descomposición del potasio en la corteza terrestre, también se puede encontrar en las rocas. Cuando las rocas se derriten en el manto terrestre, el argón se libera, pero también lo hace el helio que se produce en otras desintegraciones. Por tanto, se acumula principalmente en los basaltos de la corteza oceánica . El argón se libera de las rocas al agua subterránea . Por tanto , el argón se disuelve en agua de manantial , especialmente cuando proviene de grandes profundidades.

Extracción y presentación

El argón puro se extrae exclusivamente del aire, generalmente como parte de la licuefacción del aire en el proceso Linde . El argón no se separa de los componentes principales del aire en la columna de rectificación principal del proceso, sino en una columna de argón separada. En este, el argón crudo se produce primero por rectificación , que todavía contiene alrededor de 3-5% de oxígeno y 1% de nitrógeno.

A continuación, el argón crudo se purifica en etapas posteriores. La mezcla de gases se calienta primero a temperatura ambiente y se comprime a 4-6  bar . Para eliminar el oxígeno restante, se inyecta hidrógeno, que reacciona en los catalizadores de metales nobles con el oxígeno para formar agua. Después de que se haya eliminado, el argón que se acumula en el extremo inferior de la columna se separa del nitrógeno restante en una columna adicional para que se pueda producir argón con una pureza del 99,9999% (argón 6,0).

Otras fuentes para la producción de argón son la producción de amoníaco en el proceso Haber-Bosch y la producción de gas de síntesis , por ejemplo para la producción de metanol . En estos procesos, que utilizan aire como material de partida, el argón y otros gases nobles se acumulan en el proceso de producción y pueden aislarse de la mezcla de gases. Al igual que en el proceso Linde, los distintos gases se separan entre sí mediante adsorción o rectificación y se obtiene argón puro.

propiedades

Propiedades físicas

El argón es incoloro incluso en estado sólido y líquido.
Empaquetamiento cerrado cúbico de argón sólido, a  = 526 pm

Bajo condiciones normales, el argón es un monoatómico, incoloro e inodoro gas que se condensa en 87,15 K (-186 ° C) y se solidifica a 83,8 K (-189,3 ° C). Al igual que los otros gases nobles, aparte del helio, el argón cristaliza en un empaque cúbico cerrado de esferas con el parámetro de red a  = 526  pm a 4 K.

Como todos los gases nobles, el argón solo tiene capas cerradas ( configuración de gas noble ). Esto explica por qué el gas siempre es monoatómico y la reactividad es baja.

Con una densidad de 1.784 kg / m 3 a 0 ° C y 1013 hPa, el argón es más pesado que el aire, por lo que se hunde. En el diagrama de fase , el punto triple está a 83,8 K y 689 hPa, el punto crítico a 150,86 K, 4896 kPa y una densidad crítica de 0,536 g / cm 3 .

El argón es algo soluble en agua. Se puede disolver un máximo de 53,6 ml de argón en un litro de agua a 0 ° C y presión normal.

Propiedades químicas

Como gas noble, el argón apenas reacciona con otros elementos o compuestos. Hasta ahora sólo se conoce el fluorohidruro de argón HArF mostrado experimentalmente , que se obtiene por fotólisis de fluoruro de hidrógeno en una matriz de argón a 7,5 K e identificado mediante nuevas líneas en el espectro infrarrojo. Por encima de 27 K se descompone. Según los cálculos, otros compuestos de argón deberían ser metaestables y relativamente difíciles de descomponer; sin embargo, estos aún no se han podido representar experimentalmente. Ejemplos de esto son el análogo de cloro del fluorohidruro de argón HArCl, pero también compuestos en los que el protón ha sido reemplazado por otros grupos, tales como FArCCH como un compuesto orgánico de argón y FArSiF 3 con un enlace argón-silicio.

El argón forma algunos clatratos en los que queda atrapado físicamente en huecos en un cristal circundante. Un hidrato de argón es estable a -183 ° C, pero la velocidad de formación es muy lenta porque debe tener lugar la recristalización. Si el hielo se mezcla con cloroformo , el clatrato ya se forma a -78 ° C. Un clatrato de argón en hidroquinona también es estable .

Isótopos

Se conocen un total de 23 isótopos y otro isómero central de argón. De estos, tres, a saber, los isótopos 36 Ar, 38 Ar y 40 Ar, son estables y se encuentran en la naturaleza. 40 Ar predomina con mucho, con una participación del 99,6% en la mezcla de isótopos terrestres naturales. 36 Ar y 38 Ar son raros en 0.34% y 0.06%, respectivamente. De los isótopos inestables, 39 Ar con 269 años y 42 Ar con 32,9 años tienen las vidas medias más largas . Todos los demás isótopos tienen semividas cortas que van desde menos de 10 ps a 30 Ar hasta 35,04 días a 37 Ar.

40 Ar se utiliza para determinar la edad de las rocas ( datación por potasio-argón ). Esto aprovecha el hecho de que los 40 K inestables , que están contenidos en estos, se desintegra lentamente a 40 Ar. Cuanto más potasio se ha degradado a argón, más antigua es la roca. El isótopo de vida corta 41 Ar se puede utilizar para comprobar los gasoductos. Al pasar 41 Ar a través , se puede determinar la eficiencia de una ventilación o la estanqueidad de una tubería.

39 Ar, por otro lado, se usa para determinar la edad del agua del suelo, el mar y el océano, así como el hielo de los glaciares. Mientras el agua esté en contacto con la atmósfera, el argón se disuelve en partes iguales a como ocurre en él. Tan pronto como el agua se separa de la atmósfera, la cantidad de 39 Ar disuelto disminuye debido a su descomposición con una vida media de 269 años. Usando el conteo de bajo nivel (LLC) o el análisis de trazas de trampa de átomos (ATTA) , se puede determinar la cantidad restante de 39 Ar y la edad se puede calcular a partir de esto.

Lista de isótopos de argón

Importancia biológica

Al igual que los otros gases nobles, el argón no tiene importancia biológica debido a su inercia y tampoco es tóxico. En concentraciones más altas tiene un efecto sofocante al desplazar el oxígeno. A presiones superiores a 24 bar tiene un efecto narcótico .

usar

Cilindros de gas argón en un sistema de extinción de incendios

El argón es el gas noble más barato que está disponible en grandes cantidades y se utiliza en muchas áreas. En 1998, la producción fue de alrededor de dos mil millones de m³ o dos km³ en todo el mundo. La mayor parte del argón se utiliza como gas protector . Se utiliza siempre que no se pueda utilizar el nitrógeno más barato. Esto incluye principalmente procesos de soldadura para metales que reaccionan con nitrógeno a altas temperaturas, como titanio , tantalio y tungsteno . El argón también se utiliza como gas inerte en la soldadura con gas inerte de metales y la soldadura con gas inerte de tungsteno, que se utilizan, por ejemplo, para soldar aleaciones de aluminio o aceros de alta aleación . También se utiliza en metalurgia como gas protector, por ejemplo para la producción de titanio, silicio de alta pureza o refinado en fusión y para desgasificar metal fundido.

El argón es un aditivo alimentario (E 938) y se utiliza como gas propulsor y protector en el envasado de alimentos y la producción de vino.

El argón se utiliza principalmente como agente extintor gaseoso para la protección de propiedades, especialmente en sistemas eléctricos e informáticos, y actúa desplazando el oxígeno. Para ello se utiliza argón puro o una mezcla de gases junto con nitrógeno.

En análisis, el argón se utiliza como gas portador y protector para cromatografía de gases y plasma acoplado inductivamente ( ICP-MS , ICP-OES ).

Las lámparas incandescentes a menudo se llenan con mezclas de argón y nitrógeno porque un llenado de gas reduce la sublimación del filamento. El argón tiene una conductividad térmica más baja que los gases más ligeros, pero es más barato que otros gases más pesados ​​y, por lo tanto, incluso menos conductores térmicos como el criptón o el xenón. Una ventaja de la conductividad térmica más baja es una temperatura de recocido posible más alta y, por lo tanto, un rendimiento de luz más alto. También debido a su baja conductividad térmica, se utiliza como gas de relleno para paneles de vidrio aislantes . El argón también se utiliza como gas luminoso en lámparas de descarga de gas con un típico color violeta. Si se agrega un poco de mercurio , el color cambia a azul. Además, el argón es el medio láser en los láseres de iones de argón .

Tubo de descarga de argón.jpg
ArTube.jpg


Tubos de descarga de gas argón de varios diseños

En el campo de la producción de acero , el argón juega un papel particularmente importante en el campo de la metalurgia secundaria. Con la purga de argón, la aleación de acero se puede desgasificar y homogeneizar al mismo tiempo, en particular, el nitrógeno disuelto no deseado se elimina de la masa fundida.

Al bucear, el argón, especialmente cuando se usa el trimix que contiene helio como gas de respiración, se usa para llenar trajes secos o para tarar con él. La baja conductividad térmica del gas también se utiliza para retrasar el enfriamiento del usuario del traje.

El argón figura en la lista de dopaje de la Agencia Mundial Antidopaje (AMA) desde mayo de 2014 . La falta de oxígeno resultante de la inhalación de argón activa obviamente la formación de la propia eritropoyetina (EPO) del cuerpo . Xenon también está en la lista de dopaje por la misma razón .

literatura

enlaces web

Commons : Argon  - colección de imágenes, videos y archivos de audio
Wikcionario: argón  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

Evidencia individual

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